控制原则
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陕京二线输气管道工程SCADA系统操作控制原则阳曲压气站（一期）版次：0文件编号：S2002(19E)-2224-OCP-1中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司2005年5月25日陕京二线输气管道工程SCADA系统操作控制原则阳曲压气站（一期）版次：0文件编号：S2002(19E)-2224-OCP-1编制：校对：审核：审定：目录Contents1.概述 (4)2.监控原则及操作方式 (4)2.1 监控系统原则要求 (4)2.2 操作方式 (5)3.操作控制原则 (6)3.1 简述 (6)3.1.1 自控仪表系统 (6)3.1.2 工艺流程 (7)3.2 阳曲压气站操作控制原则（SCS部分） (7)3.2.1 主要检测、控制功能 (7)3.2.2 安全控制系统 (23)3.2.3 站控系统HMI监控画面 (31)3.3 阳曲压气站操作控制原则（DCC部分） (33)3.3.1 主要监视、控制功能 (33)3.3.2 DCC SCADA系统HMI监控画面 (38)1. 概述陕京二线输气管道工程的自动控制系统采用以计算机为核心的监控和数据采集（SCADA－SCADA—Supervisory Control And Data Acquisition）系统。
本工程管道全线设置调度控制中心（DCC－Dispatching Control Center）1座，将监控和管理靖边～北京输气管道（包括靖边～榆林联络线）沿线的11座工艺站场和43座远控线路截断阀室。
调度控制中心位于北京市北京华油天然气公司新建的总部办公大楼内。
管道全长约966km（包括靖边～榆林联络线），沿线压气站、分输站、清管分输站和末站等站场设置站控系统（站控系统—Station Control System）。
清管站和远控线路截断阀室（RTU阀室）设置远程终端装置（RTU—Remote Terminal Unit）。
陕京二线输气管道沿线设置3个输气管理处（陕西输气管理处、山西输气管理处和河北输气管理处）。
在每个输气管理处分别设置1台SCADA系统只读监视终端。
只读监视终端安装在输气管理处的办公楼内，为每个输气管理处的有关人员提供所辖管道详细的运行数据。
SCADA系统将实现调度控制中心、站场和就地的三级控制与管理，达到对全线进行监控、调度、管理的自动化水平。
系统投产后，操作人员在调度控制中心通过SCADA 系统可完成对管道的监控和运行管理，沿线各大型站场可达到“有人值守，无人操作”；清管站和RTU阀室为“无人值守，远程监控”的运行管理水平。
2. 监控原则及操作方式2.1 监控系统原则要求为确保系统安全可靠的运行，本工程自动控制系统以站控/RTU系统的自动控制为基础。
在正常运行状态下，不需要操作人员进行常规的运行干预。
在与DCC数据通信中断的情况下，站控/RTU系统应能自持运行。
在站被控设备处于维护状态下或部分设备处于故障状态下，可以通过站控系统或现场操作完成控制。
监控系统的原则要求是：1．监控生产过程中所有被控对象，使其参数及状态始终处于监控的安全状态之中。
2．所有控制命令执行应当遵循：选择/校验－反馈/执行程序。
3．所有设备的控制采用两步顺序进行，要求操作员输入触发和连续执行程序。
4．所有DCC远程控制应通过站控系统SCS的校验，以确保安全操作。
SCS收到DCC的下发的命令后，反馈“已收到”信息至DCC，即：将该数据位在站控PLC中保持30秒，由DCC读取。
5．所有DCC和站控系统SCS运行监控中的操作，包括：设定值修改，对阀门的操作控制，仪表、阀门的“维护”状态设定等工作都应作为事件进行记录。
6．DCC和站控系统SCS相类同的HMI画面要求一致、统一。
2.2 操作方式控制系统按三级操作控制原则进行设置：DCC控制级，站场集中控制级和就地控制级。
通过站控机柜内的切换开关“DCC/站控/站手动”切换站场的控制方式：由“DCC 控制”或“站控系统控制”或处于“站手动控制”方式。
站控人机界面HMI （Human-Machine-Interface）和DCC的HMI均显示站场的控制方式。
对同一操作（如：对同一个阀门的开阀、关阀操作）的控制，DCC控制和站控系统控制是互锁的，即：DCC和站控不能对同一操作同时进行控制。
“DCC/站控/站手动”切换开关的切换是无扰动切换，切换时不应改变切换前的PID参数、设定值、控制输出值及电动/气动阀的开、关状态。
“DCC/站控/站手动”切换开关无论处于何位置，站控系统和DCC发出的ESD 命令总是有效的。
1.“DCC/站控/站手动”切换开关处于“DCC”位置(1) 所有调节控制回路自动设置为“自动”模式，所有电动/气动阀原来设置的“手动”、“自动”和“维护”状态保持不变。
DCC操作员在HMI上除了对站场的工艺参数及设备状态进行监视，还能操作站内除放空阀外所有的电动/气动阀，设置各过滤分离管路、计量管路和压力监控管路的优先级以及远程设置站场出站压力和流量的设定值，并可发出“站ESD”命令、“站启动”、“站正常关闭”及下发“天然气气质组分数据”至站控系统。
(2) 此时，SCS操作员在HMI上只能对站场的工艺参数及设备状态进行监视（发出ESD命令除外），不能操作站内的电动/气动阀及设置站场的出站压力和流量的设定值，但可以修改控制回路的PID参数。
2.“DCC/站控/站手动”切换开关处于“站控”位置(1) DCC操作员在HMI上只能对站场的工艺参数及设备状态进行监视（发出“站ESD”命令及除外），不能操作站内的电动/气动阀及设置站场的出站压力和流量的设定值。
(2) 站控系统的所有逻辑联锁功能自动进入“联锁投入”状态，所有调节控制回路自动设置为“自动”模式，所有电动/气动阀原来设置的“手动”、“自动”和“维护”状态保持不变。
SCS操作员在HMI上除了对站场的工艺参数及设备状态进行监视，还能操作站内的所有电动/气动阀，设置各过滤分离管路、计量管路和压力监控管路的优先级，设置站场的出站压力和流量的设定值，且能修改控制回路的PID参数。
3.“DCC/站控/站手动”切换开关处于“站手动”位置(1) DCC操作员在HMI上只能对站场的工艺参数及设备状态进行监视（发出“站ESD”命令除外），只能HMI上“手动”操作站内的电动/气动阀，只能远程设定阀位。
(2) 站控系统的所有逻辑联锁功能（ESD联锁除外）自动进入“联锁取消”状态，所有调节控制回路自动设置为“手动”模式，所有未设置为“维护”状态的电动/气动阀自动设置为“手动”状态，设置为“维护”的阀门其状态仍保持“维护”状态。
SCS 操作员在HMI上对站场的工艺参数及设备状态进行监视，对站内的所有电动/气动阀的操作只能为“手动”方式，对压力监控系统的调压阀只能进行远程阀位设定。
压力监控系统回路控制器的“手/自动”方式需操作员手动在其仪表面板上设置。
3. 操作控制原则3.1 简述3.1.1 自控仪表系统阳曲压气站的主要功能是通过压缩机组对天然气进行增压，同时满足下游分输用户的用气压力与流量要求，并进行贸易交接计量。
目前压缩机组不安装，待二期工程实施。
站内设有温度检测、压力检测及压力监控系统、流量检测与计量系统等。
在锅炉房、发电房等可能发生天然气泄漏的密闭场所设置可燃气体检测器，在控制室、变配电室等房间设置火灾报警探头，用于站场安全的监视。
现场检测仪表的测量信号传输至站控系统，并通过站控系统上传至调度控制中心，提供SCADA系统进行重要参数的监控。
3.1.2 工艺流程来自岚县分输站的天然气由气液联动球阀ESDV-1202进入汇管H-1后，经过滤分离器（GF-201、GF-202、GF-203、GF-204）过滤分离后进入汇管H-2。
最大流量时，过滤分离器工作方式为3用1备。
经汇管H-2后至橇装超声流量计计量系统，超声计量橇为2路DN250计量管路，工作方式为1用1备。
计量后通过汇管H-3至2路电控自力式压力监控系统，工作方式为1用1备。
天然气经压力监控系统调压后出站，至山西城市门站。
进、出站设置压力、温度检测及报警。
进站设置在线色谱分析仪，用于检测天然气的气质组份，并将天然气组份数据送至超声计量系统参与流量计算。
色谱分析仪安装在分析小屋中。
进、出站分别设置紧急切断阀和紧急放空阀，用于紧急情况下的全站关闭和放空。
站内设置水套炉加热装置2套，用于加热天然气，防止压力监控的调压器降压时产生冰堵。
水套炉加热装置目前尚未安装，二期工程时实施。
站内设置自用气橇1个，用于站内自用气的调压和计量。
计量采用涡轮流量计，并配置流量计算机。
站内设置清管器接收球筒和清管器发送筒各1个，清管作业时用于接收和发送清管器。
工艺管道仪表流程详见储—5463/1 “阳曲压气站工艺管道仪表流程图”。
3.2 阳曲压气站操作控制原则（SCS部分）基于站控系统的逻辑联锁等自动控制功能，结合站控操作员通过HMI实现的人机对话，完成对站场的监控。
阳曲压气站的主要检测、控制功能说明如下。
3.2.1 主要检测、控制功能主要的检测、控制功能包括：(1) 进、出站阀组联合控制；(2) 站启动控制；(3) 站正常关闭控制；(4) 过滤分离器管路切换控制；(5) 计量管路切换控制；(6) 流量比对控制；(7) 压力监控管路切换控制；(8) 压力/流量调节控制；(9) 清管器接收；(10) 清管器发送；(11) 爆管检测控制；(12) 自用气橇相关控制；(13) 分析小屋排风扇控制；(14) 分析小屋报警灯控制；(15) 故障条件下气质组份数据远程设定；(16) 阴保同步通断测试；(17) 时钟校准。
1．主要的检测、控制功能说明a. 可用过滤分离器管路：同时满足过滤分离器无堵塞，上游电动球阀处于“阀全开”状态，下游电动球阀无“故障”报警（包括超时报警）且不处于“维护”和“手动”，均速管差压变送器不处于“维护”的管路。
b. 可用计量管路：同时满足流量计算机无故障报警，流量计无故障报警，计量压力、温度无超限报警（报警值由HMI设定），电动球阀无故障报警（包括超时报警）且不处于“维护”和“手动”的管路。
c. 可用压力监控管路：同时满足回路控制器无故障报警，安全切断阀不处于“阀关”状态，电动球阀无故障报警（包括超时报警）且不处于“维护”和“手动”的管路。
过滤分离器、计量和压力监控管路优先级模式定义：任意优先级模式：每路过滤分离器、计量和压力监控管路的优先级由站控/DCC操作员通过HMI进行任意设定。
(1) 进、出站阀组联合控制ESDV-1202和MCV-1204构成进站阀组。
为实现进站干线球阀ESDV-1202的平稳开启，打开ESDV-1202之前，应判其两端的差压值（PT-1101压力值减PT-1201压力值的绝对值和PT-1101压力值减PT-1202压力值的绝对值二者之一）。
